Os 400 anos do uso do telescópio Marcio A.G. Maia Astrologia X Astronomia Qual a diferença entre elas ? Física e Matemática, muuuiiiiita Física e Matemática !!!! O começo de tudo ... Perspicillum de Galileu O que é um telescópio ? O neologismo latino perspicillum (formado pelo prefixo intensivo per– e do radical –spic–, variante de –spec–, "olhar, ver", mais o sufixo diminutivo – illum), significa "pequeno telescópio". Foi substituído mais tarde pelo termo telescopium, neologismo científico que teve aceitação universal, formado dos elementos gregos tele– "à distância", e –scop– "olhar, ver". (Adriano da Gama Cury) O que é um telescópio ? É um "balde" para coletar chuva de fótons (luz). Galileo Galilei (cerca de 1610) Eppur si muove ! Utilizando uma luneta, por ele (re)inventada, confirma que a Via Láctea é formada por estrelas. Além disso, vê satélites de Júpiter o que reforça a teoria heliocêntrica. “A Via Lactea não é nada mais do que uma massa de inumeráveis estrelas plantadas juntas em aglomerações. Para qualquer parte que você dirija o telescópio, imediatamente uma vasta multidão de estrelas apresenta-se a vista.” Galileo (1610) Polêmica ! X Em 5 de agosto de 1609, Thomas Harriot, astrônomo e matemático inglês, realizou a primeira observação celeste com telescópio, que temos notícia. Harriot observou a Lua com um aumento de seis vezes. www.astronomia2009.org.br Charles Messier (1784) Compilou o Catalogue des nébuleuses et des amas d'étoiles que l'on découvre parmi les étoiles fixes, sur l'horizon de Paris. Nele estão as primeiras referências a aglomerados de galáxias. Messier listou 103 nebulæ, 30 das quais são galáxias. M1 Nebulosa do Caranguejo M101 Galáxia do Cata-vento Wilhelm Herschel (1785) Descobertas com o telescópio construído por ele mesmo, fizeram com que o rei da Inglaterra financiasse a construção do maior telescópio da época, com 1.47m de abertura. Em 1785 ele publicou On the Construction of the Heavens, no qual sugeriu que “o sistema sideral que habitamos” é uma nebulosa comum em aparência a muitas outras, as quais por sua vez, devem ser externas à nossa. Descrição de Herschel para a Via Láctea William Parsons (Lorde Rosse) 1845 Constrói um telescópio de 1.80m de diâmetro e descobre que algumas nebulosas possuíam formato espiralado. Desenhos de Parsons mostrando que algumas “nebulosas” apresentam uma estrutura espiral. M51 M101 Edwin Hubble (1923-1929) Determina a distância de uma “nebulosa” na constelação de Andrômeda, usando, para isso, uma estrela cefeida (1923). Demonstrou que algumas delas são de natureza extragaláctica. Observando mais galáxias, e adicionando os dados de Slipher, Hubble concluiu que: as galáxias se afastam mais rapidamente quanto mais longe estão (1929). H0 ~ 70 km/s/Mpc Clyde Tombaugh (1930) Descobre Plutão, recentemente reclassificado como "planeta anão". Comparação Terra-Lua e Plutão-Caronte Algumas das descobertas feitas com o auxílio de telescópios Sistema Solar (órbitas, novos planetas) Caracterização da Via Láctea (gás, poeira, estrelas) Expansão do universo (galáxias em recessão) A matéria escura Universo em expansão acelerada (energia escura) Planetas extra-solares Estrelamotos Explosões estelares E muito mais ... O espectro eletromagnético Curva de resposta do olho humano Decomposição da luz branca em cores Resolução de um telescópio Resolução ≈ 1,22 λ / D Imagens de Andrômeda com diferentes resoluções. Figura de difração de duas fontes pontuais colocadas muito próximas. Uso de cores falsas em imagens astronômicas R G R+G+B B Mas nem só de luz vive o astrônomo ... Ondas gravitacionais Neutrinos Partículas E nem só indo à montanha ... Telescópios no espaço Telescópios em solo Detectores subterrâneos Radioastronomia Primeiro radiotelescópio - Karl Jansky Radiogaláxia Fornax A 0 0 . 60 0 no a 0 z u l s A parte laranja representa a emissão em rádio produzida pelo encontro do jato do AGN com gás situado na região externa da galáxia. Imagem da Lua feita com RADAR usando telescópios de Arecibo (emissão) e de Green Bank (recepção). As partes mais claras indicam rochas na superfície e as escuras fluxos de lava. Detecção de moléculas do meio interestelar Pulsares Em 2003 radioastrônomos detectaram o primeiro pulsar binário com o telescópio de Parkes (Austrália). A imagem é uma concepção de como seria este sistema. Radiotelescópio de 64m de Parkes Interferometria de grande linha de base - VLBI Com esta técnica são feitas observações simultâneas de um mesmo astro, por antenas separadas por uma distância muito grande. Elas podem estar localizadas até em continentes diferentes. VLBI Espacial Um radiotelescópio "maior" que a Terra A parte em azul representa o tamanho que teria um radiotelescópio de prato simples equivalente ao conjunto dos mostrados no desenho. Infravermelho Satélite Spitzer Nebulosa de Orion imageada no infravermelho Nebulosa Chapéu de Bruxa Algumas questões a serem respondidas com ajuda de observações no IV Discos em estrelas Formação de estrelas induzida por onda de choque de supernovas Visível Nebulosa de Orion no visível Informações importantes nem sempre resultam de belas imagens Imagem do telescópio SUBARU, mostrando a galáxia mais distante confirmada espectroscopicamente até o momento. Ela possui z=6.964 e está a distância de 12.88 bilhões de anos luz. Detecção de Lyman alfa (1216 Å) Very Large Telescope – Cerro Paranal - Chile Driblando a turbulência atmosférica ... Uso de raio laser para simular a imagem de uma estrela que servirá para corrigir distorções do caminho óptico. Ultravioleta Satélite GALEX (observações no UV) M101 em 3 cores Azul – UV observado com satélite GALEX. Verde e Laranja – Visível observado pelo DSS. O UV está concentrado nos braços espirais devido a presença de estrelas jovens (10 milhões de anos). O Verde mostra luz de estrelas com mais de 100 milhões de anos. O Alaranjado mostra estrelas velhas, com mais de 1 bilhão de anos. Exemplo de ciência feita com uso do UV Descobriu-se que buracos negros supermassivos suprimem a formação estelar Imagem no UV pelo satélite SOHO de uma fulguração solar Esta foi uma das maiores fulgurações já observadas. Ocorreu em novembro de 2003. Raio-X Satélite CHANDRA (observações em raio-X) Galáxia Centaurus A Centaurus A no visível Combinação de imagens no UV distante, UV próximo, e Raio-x. GRO J1655-40: Buraco Negro + estrela companheira Concepção artística de um sistema binário onde um dos objetos é um buraco negro. O espectro em raio-x ajuda a entender o processo de captura de matéria pelo buraco negro efetuado por meio do disco de acresção que contem gás a milhares de graus. Cerca de 30% deste gás é expelido para fora do sistema. Aglomerado de galáxias 1E 0657-56 ( Bullet ) Colisão entre dois aglomerados de galáxias. O gás emissor em raio-x é mostrado em vermelho e a matéria escura em azul. Esta imagem é considerada uma prova da existência da matéria escura. Animação sobre a colisão de dois aglomerados de galáxias Raios Gama Satélite INTEGRAL para observação de raios gama Eventos de raios gama são extremamente energéticos. Isto requer fenômenos astrofísicos catastróficos para possibilitar a geração das grandes quantidades de energia observadas. Alguns dos fenômenos que geram raios gama são fusões de estrelas de nêutrons e as hipernovas. Gamma Ray Burst (surto de raios gama) de uma Hipernova Resumindo ... Raios Cósmicos São partículas como elétrons, prótons (~90%), núcleos de hélio (9%), e outros núcleos mais pesados que atingem a Terra provenientes do espaço, viajando com velocidades próximas a da luz. Raios Cósmicos Raios cósmicos x Astronautas Exposição aos raios cósmicos no espaço, pode produzir câncer, danos cerebrais e catarata. Neutrinos Neutrinos são partículas elementares, possuem massa quase nula e são eletricamente neutras. Não interagem através das forças eletromagnética e forte, mas sim através da gravitacional e da força fraca. Devido a baixa seção de choque da força fraca, os neutrinos passam facilmente através da matéria. Para barrar metade dos neutrinos produzidos no Sol, seria necessário uma barreira de chumbo de ~1 ano-luz (1016m) de comprimento. Neutrinos são produzidos em: Reações nucleares nos centros das estrelas; Explosões de supernovas; Colisões de estrelas de nêutrons; Decaimento radioativo. Detectores "indiretos" de neutrinos Detector Super-Kamiokande, localizado a 1 km de profundidade, contem 50 toneladas de água. Em suas paredes internas estão fixados 11.146 tubos fotomultiplicadores para detectar luz, provenientes dos subprodutos da interação dos neutrinos com a água e rocha nas vizinhanças. Ondas Gravitacionais Ondas gravitacionais são perturbações na estrutura do espaço-tempo produzidos por massas em aceleração, resultante de eventos violentos no universo. Concepção artística de uma onda gravitacional Ondas gravitacionais são produzidas: Explosões de supernovas; Colisões de estrelas de nêutrons ou BN Colisão de Buracos Negros LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) O que vem por aí ... Para o futuro Atacama Large Millimeter Array - ALMA 50 antenas de 12 metros de diâmetro. Previsão: 2013 Para o futuro Laser Interferometer Space Antenna (LISA) Conjunto de satélites para detectar ondas gravitacionais La m nça e e o t n m 5 201 Para o futuro m e S p o ã is v re Diâmetro: 100metros Custo: 1,2 bilhões € OverWhelmingly Large - OWL Para o futuro European Extremely Large Telescope Pre vis ã o2 017 Diâmetro: 42 metros Custo: ~1 bilhão € Para o futuro The Large Hadron Collider - LHC É um acelerador de partículas com 27 km de circunferência, que está enterrado a ~100m de profundidade na fronteira Suíça-França. Feixes de partículas movem-se dentro do LHC em túneis de vácuo guiados por potentes magnetos supercondutores. Produzirá choques entre prótons e íons pesados, gerando as menores partículas de matéria. Será possível recriar as condições dos primeiros milionésimos de segundo da criação do Universo. Túnel Pre vis ã o2 009 Um dos magnetos Para o futuro Ice Cube (detector de neutrinos) Detector localizado no Pólo Sul Inic iou ope r açã o 200 8 Para o futuro James Webb Space Telescope Diâmetro: 6 metros Previsão: 2014 Inventário da matéria visível do universo Inventário da matéria e energia do universo Uma brevíssima história do Universo - O Universo começou há ~14 bilhões de anos, quente, denso e bastante uniforme; - As estruturas evoluíram de flutuações quânticas do vácuo; - Estrelas, planetas, galáxias, aglomerados de galáxias, formaram-se de material primordial colapsando por efeito da gravidade, nos halos de matéria escura; - Aglomerados formam-se pela queda de “bolsões” de matéria ao longo de filamentos; - As galáxias formaram primeiramente suas estrelas, depois terminaram de se formar, e mais recentemente estão construindo os aglomerados e superaglomerados; - A composição do Universo é de 5% matéria normal, 25% de matéria escura e 75% de alguma forma de energia que produz a sua expansão acelerada; O que estamos fazendo para entender a energia escura ? http://www.des-brazil.org/ Um passeio pelo Universo Fim [email protected] http://staff.on.br/maia Referências Novas janelas para o Universo – Maria C.B. Abdalla & Thyrso Villela Neto. Editora UNESP, 2005. À luz das estrelas – Lilia I. Arany-Prado. DPA editora, 2006. Nossa estrela: o Sol – Adriana V.R. Silva. Editora Livraria da Física, 2006. As origens do Universo – Malcolm Longair. Jorge Zahar Editor, 1994. Introdução à Astronomia e Astrofísica – Kepler de Souza Oliveira & Maria de Fátima O. Saraiva. Editora da UFRGS, 1999. Endereços na internet http://astro.if.ufrgs.br (Livro do Kepler de Souza) http://www.on.br/revista/index.html (Revista Café Orbital do Observatório Nacional) http://www.universetoday.com/ (Notícias diárias sobre o Universo (em inglês)) http://staff.on.br/maia (Esta palestra e mais algumas outras) http://www.spitzer.caltech.edu/spitzer/index.shtml (Spitzer Space Telescope) http://chandra.harvard.edu/ (CHANDRA Observatory) http://www.galex.caltech.edu/ (Galaxy Evolution Explorer) http://www.jwst.nasa.gov/ (The James Webb Space Telescope) http://lhc.web.cern.ch/lhc/ (The Large Hadron Collider) http://www.eso.org/projects/owl/index.html (OverWhelmingly Large Telescope) http://www.eso.info/projects/alma/ (ALMA Radiotelescope) http://www.auger.org/ (Pierre Auger Cosmic Ray Observatory) http://www.ligo.caltech.edu/ (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ) http://lisa.jpl.nasa.gov/index.html (LISA Observatory) http://www.esa.int/SPECIALS/Integral/ (INTEGRAL Gamma ray observatory) http://icecube.wisc.edu/ (Detector Ice Cube)